JPH04268835A

JPH04268835A - 光通信システム

Info

Publication number: JPH04268835A
Application number: JP3050456A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakamura; 憲司中村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1991-02-22
Publication date: 1992-09-24
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JP3025544B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに関す
るものであり、更に詳しくは、多数の信号を一本の光伝
送路を用いて多重化して伝送する多重化光通信システム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信技術の高度化に伴い、一本
の光伝送路でより、多くの情報を伝送する方法が種々研
究され、実用化されている。例えば、光伝送路の利用を
時間的に分割し、各端末は、割り当てられた時間に信号
を圧縮して伝送する時分割多重方式や、各送信端末は異
なる波長の光を用いて信号を送信し受信端末は送信され
てきた光のうちから必要な波長の信号光を選択分波して
受信する波長分割多重方式などが、好適な多重方式とし
て実施されている。

【０００３】更に通信路を大容量化し、通信距離を長距
離化する方法として、コヒーレント通信方式と呼ばれる
方法も実現されている。これは、従来の光通信で行なわ
れた様に光の強度の変調によって情報を伝送するのでは
なく、光を波として利用するもので、光周波数変調や光
位相変調等によって信号を伝送し、受信側では、近接し
た波長の局部発振光と干渉させるヘテロダイン法によっ
てこの信号を受信するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では次の様な問題があった。先ず、時分割多重光通
信方式においては、各送信端末にタイムスロットを割り
当てる為に通信の制御を行なう制御端末が必要となり、
また、この制御端末と各送信端末の間で複雑な通信制御
を行なう為、複雑でコストの高い回路を備えなければな
らない。更に、時分割多重方式においては、送信端末に
割り当てられたタイムスロットの中に情報を圧縮して送
信する為、送信端末の発生する情報のビットレートより
も送信するビットレートが高くならざるを得ない。例え
ば、１００Ｍｂ／ｓの情報を発生する送信端末を１０多
重するためには、ガードタイムを無視しても１Ｇｂ／ｓ
の伝送速度で送信しなければならない。この様に高いビ
ットレートで送信することも、送信回路を複雑にし、コ
ストを増加させる原因となっている。

【０００５】また、波長多重光通信方式においては、多
重数を多くとろうとすると波長間隔を接近させねばなら
ず、このため発振側の半導体レーザの発振スペクトルの
幅を狭くしたり温度に対する波長変動を抑圧したり、更
には、直接変調時のチャーピングによる波長変動を小さ
くする必要があり、そのためのコストが問題となる。逆
に、これらの問題に対する許容度を大きくする為に波長
間隔を大きくした場合、波長多重数が多く取れなくなる
という問題が出てくる。

【０００６】コヒーレント通信方式においては、受信端
末側で局部発振光源として半導体レーザを用いるが、こ
の半導体レーザの発振波長は送信端末側での発振波長と
ほぼ完全に一致していなければならず、よって、温度変
化による波長変動を抑える為に、送・受信両端末におい
て厳密な温度制御を行なわなければならないという問題
がある。

【０００７】よって、本発明の目的は、上記の課題に鑑
み、複雑な時分割制御装置や高ビットレート送信回路、
あるいは厳密な温度制御や厳しい波長変動の抑圧等を不
要にし、かつ多重度を大きく出来る構成を持った光通信
システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光通信システムでは、少なくとも１つの光源からの
光の一部を送信信号で変調し、残りないし他の一部を該
光源に割り当てられた固有の周波数を有する高周波信号
（送信信号をこの高周波信号で変調したものが十分復調
できる程に、送信信号の周波数領域から高い周波数方向
に離れている信号）で変調し、これらの変調信号光を合
流して伝送路に送出する手段を設けた光送信機と、前記
合流して伝送路に送出された変調信号光を電気信号に変
換した後に前記光源に割り当てられた固有の周波数と同
一の中心周波数を持った信号を検波、受信する手段を設
けた光受信機とを備えたことを特徴とする。

【０００９】より具体的には、前記光送信機と光受信機
とを、夫々、複数備え、これら複数の光送信機と光受信
機が少なくとも１本の光伝送路を介して通信を行なった
り、前記光受信機に設けた検波、受信する手段は、複数
の光送信機の光源に割り当てられた固有の周波数に同調
、選択して受信する機能を有したり、前記送信信号で変
調する光と光源に割り当てられた固有の周波数を有する
高周波信号で変調する光は、光源であるレーザの共振器
の両側に出力される光を、夫々、用いたり、前記光受信
機では、光検出器によって変調信号光を電気信号に変換
した後に、自端末が受信したい光送信機の光源に割り当
てられた高周波信号の周波数と実質的に同一の透過中心
周波数を持ったバンドパスフィルタによって上記電気信
号を濾波することによって所望の信号を受信したりする
。

【００１０】上記構成によれば、複雑な時分割制御装置
や高ビットレート送信回路が不要となることはもちろん
、受信端末側で局部発振光源などを用いないので厳密な
温度制御や厳しい波長変動の抑圧等も不必要となり、そ
れでありながら、多重度を大きく出来る。

【００１１】

【実施例】図１及び図２は本発明の第１の実施例を示す
概略図であり、図１は送信側を示し図２は受信側を示す
。同図において、Ｔ１　、Ｔ２　、・・・、ＴＮ　（以
下、まとめて指す場合にはＴｉ　と記し、他の符号につ
いても同じ示し方をする）は送信端末を、Ｒ１　、Ｒ２
　、・・・、ＲＮ　は受信端末を示し、そして１１　、
１２　、・・・、１Ｎ　は半導体レーザ、２１　、２２
　、・・・、２Ｎ　は光分岐素子、３１１　、３１２　
、・・・、３Ｎ１　、３Ｎ２　は外部光変調器、４は光
合流素子、５は光検出器、６１　、・・・、６Ｎ　はバ
ンドパスフィルタ、７１　、・・・、７Ｎ　は検波回路
、８は光ファイバ伝送路を示す。また、分かり易くする
為に、図１と図２では、光が伝搬する箇所を２重線と向
きを示す矢印で、また電気が伝搬する箇所を矢印の付い
た実線で示してある。

【００１２】図１の半導体レーザ１ｉ　には、ＤＦＢ（
分布帰還型）レーザのように縦単一モードで発振光のス
ペクトル線幅の細いものが好適に用いられる。光分岐素
子２ｉ　や光合流素子４にはファイバ融着型や導波型の
光分岐・合流器が用いられ、外部光変調器３Ｉ１　、３
Ｉ２　には、Ａ／Ｏ変調器（音響光学効果を利用するも
の）やＥ／Ｏ変調器（電気光学効果を利用するもの）の
様な偏向型光変調器や半導体の光吸収スペクトルの電界
依存性を利用した吸収型光変調器、あるいは２本に分岐
した光の伝搬位相差による干渉を利用した干渉型光変調
器などが好適に用いられる。更に、光検出器５には、入
力光強度と出力電流の間に非線形性を持ったｐｉｎフォ
トダイオードやアバランシェフォトダイオードなどが適
している。また、光ファイバ伝送路８には、波長の違い
による速度差の無い偏波保存無分散光ファイバ等が用い
られる。

【００１３】図１において、例えば送信端末Ｔ２　に設
けられた半導体レーザ１２　から光が出力されると、こ
の光は分岐素子２２　で２つに分岐され、一方には変調
器３２１　によって送信信号Ｓ２　に応じた変調がなさ
れる。もう一方の光は、変調器３２２　によって、半導
体レーザ１２に割り当てられた固有の周波数をもった高
周波信号ｆ２　によって変調される。同様に、Ｎ個の送
信端末Ｔｉ　において各々の端末に備えられた半導体レ
ーザ１ｉ　からの光は、夫々、２つに分岐され、一方が
送信信号Ｓｉ　によって、また他方が各端末の半導体レ
ーザ１ｉ　に割り当てられた周波数を持った高周波信号
ｆｉ　によって変調される。これらの変調された信号は
光合流素子４によって合流され、光伝送路８を伝送され
て光検出器５で電気信号に変換される。

【００１４】前述の様に、光検出器５は入力光強度と出
力電流の間に非線形性をもっており、通常それは２次関
数で近似できる。ここで入力光として時間的にＡ（ｔ）
で強度変調された周波数ω１（波長）の光Ａ（ｔ）ｃｏ
ｓω１ｔと、Ｂ（ｔ）で変調された周波数ω２の光Ｂ（
ｔ）ｃｏｓω２ｔが同時に光検出器５に入射したとする
と、その出力電流は、Ｉ（ｔ）＝｛Ａ（ｔ）ｃｏｓω１ｔ＋Ｂ（ｔ）ｃｏｓω
２ｔ｝２　　　　　　　　＝｛Ａ（ｔ）ｃｏｓω１ｔ｝
２　＋｛Ｂ（ｔ）ｃｏｓω２ｔ｝２　　　　　　　　　
　　＋２Ａ（ｔ）Ｂ（ｔ）ｃｏｓω１ｔ・ｃｏｓω２ｔ
　　　　　　　　＝｛Ａ（ｔ）ｃｏｓω１ｔ｝２＋｛Ｂ
（ｔ）ｃｏｓω２ｔ｝２　　　　　　　　　　＋Ａ（ｔ
）Ｂ（ｔ）｛ｃｏｓ（ω１−ω２）ｔ＋ｃｏｓ（ω１＋
ω２　　　　）ｔ｝と書くことができる。

【００１５】最後の式に含まれる項Ａ（ｔ）Ｂ（ｔ）ｃ
ｏｓ（ω１−ω２）ｔは、２つの光のビート信号に対応
するものであり、本発明ではこの項により表わされてい
る信号を好適に利用することにより、信号の検出を行な
っている。すなわち、光検出器５に入射する光は、前述
の様に、各送信端末Ｔｉ　に設けられた半導体レーザ１
ｉ　の出力光が、送信信号Ｓｉ　と高周波信号ｆｉ　に
よって夫々変調されたものが多重化されて伝送されてき
たものである。これらの光は互いに上式で示したように
光検出器５の非線形性によって混合されビート信号を生
ずる同一の半導体レーザ１ｉ　、例えば１２　から出力
されて伝送されてきた２つの光に関しては、同一の光源
からの光であるから上式でω１＝ω２となるので、その
ビート信号成分はＡ（ｔ）・Ｂ（ｔ）即ち、Ｓ２　・ｆ
２　で表わされる。これは周波数ｆ２　の高周波信号を
送信信号Ｓ２　によって変調した波形を表わす。同様に
して、各送信端末Ｔ１　、Ｔ２　、・・・、ＴＮ　から
伝送されてきた各々の光のビート信号成分はＳ１　・ｆ
１　、Ｓ２　・ｆ２　、・・・、ＳＮ　・ｆＮ　で表わ
されることになる。

【００１６】一方、異なる半導体レーザからの２つの光
、例えば、送信信号Ｓ１　で変調されてきた半導体レー
ザ１１　からの光と高周波信号ｆ２　で変調されてきた
半導体レーザ１２　からの光のビート信号成分は、これ
らの半導体レーザの出力光の周波数差をω１−ω２＝Δ
ωとすると、Ｓ１　・ｆ２　・ｃｏｓ（Δω）であらわ
される。異なる半導体レーザからの光の周波数差Δω（
波長差）は、半導体レーザにモードロック等の特別な処
理をしない限り、実質的に電気回路によって実現されて
いる周波数帯域まで低下することは無いので、この信号
Ｓ１　・ｆ２　・ｃｏｓ（Δω）は、電気信号として受
信端末Ｒ２　へ伝達されることはない。

【００１７】従って、受信端末Ｒ１　、・・・、ＲＮ　
へは、前述した同一の半導体レーザからの光同志のビー
ト信号Ｓ１　・ｆ１　、Ｓ２・ｆ２　、・・・、ＳＮ　
・ｆＮ　の混合された電気信号のみが伝達され、各受信
端末Ｒｉ　で高周波信号ｆｉ　の中心周波数を持ったバ
ンドパスフィルタ６ｉ　により濾波することにより、Ｓ
１　・ｆ１、Ｓ２　・ｆ２　、・・・、ＳＮ　・ｆＮ　
の信号は弁別することができる。

【００１８】よって、各受信端末Ｒｉ　では、周波数ｆ
１　、・・・、ｆＮ　の高周波信号のうちの任意の一波
を選別、同調して受信する手段を設ければ、任意の送信
端末Ｔｉ　からの信号を受信することが可能である。ま
た、特定の１端末からの信号を受信すればいい時には、
周波数ｆ１　、・・・、ｆＮ　の高周波信号のうちのど
れか一波を透過させるバンドパスフィルタ６ｉ　を用い
れば良い。

【００１９】このようにして、本実施例では、複数の送
信端末と複数の受信端末との間で１本の光伝送路８で多
重化した通信が可能となる。ここで、各々の半導体レー
ザの波長差は、前述の周波数差Δωに換算した時にΔω
が電気回路で受信できない程度に離れていれば良いので
、大きな多重数を得ることができる。更に、同一の半導
体レーザからの光のビート信号を利用しているので厳密
な温度制御や発振波長の安定化も不要である。

【００２０】図３と図４は、本発明の第２の実施例の概
略を示す図であり、図１及び図２と同一の部位を同一の
番号で示してある。通常、半導体レーザ１ｉ　は共振器
を備えており、レーザ光はこの共振器の両側へと出力さ
れる。従来、半導体レーザの出力は、この一方のみを利
用しており、他方は捨てられるか、あるいは出力強度を
安定化する為の参照光として用いられていたが、本実施
例は、この２つのレーザ出力の両方を伝送に利用するも
のである。例えば、送信端末Ｔ１　において半導体レー
ザ１１　からその共振器の両側に出力された光は、一方
が変調器３１１　によって送信信号Ｓ１　で、またもう
一方が変調器３１２　によって周波数ｆ１　の高周波信
号で変調される。他の送信端末Ｔｉ　でも、同様に、共
振器両側に出力された光が各々送信信号Ｓｉ　と高周波
信号ｆｉ　によって変調され、光合流素子４で合流され
て伝送される。

【００２１】本実施例によれば、半導体レーザの２つの
出力の両方を利用するので第１の実施例に比べて送信光
強度を大きく取ることができ、より長距離の伝送が可能
となる。その他の点については、第１実施例と実質的に
同じである。

【００２２】以上、第１及び第２の実施例を用いて本発
明の考え方を詳細を説明したが、本発明の適用はこれら
の実施例のみに限定される訳ではない。まず、光源や光
分岐・合流素子、変調器、光検出器などは、実施例中に
示したものだけでなく、同様の機能を有するものであれ
ば本発明に適用しうる。また、上記実施例中では、各光
受信端末において、バンドパスフィルタによって高周波
信号を濾波した後に検波する構成を示したが、これは、
例えば、ヘテロダイン受信方式の様に、通常の受信機に
用いられている受信方法であれば構成に制限はない。

【００２３】更に、上記実施例において、光検出器が伝
送されてきた光を電気信号に変換した後に、各光受信端
末へ伝達する構成を示してあるが、例えば、伝送されて
きた光を光分岐素子によって各受信端末へ分配された光
信号を電気信号に変換する構成でもよい。光送信端末、
光伝送路、光受信端末のうちの少なくとも１つに光増幅
器を設けた構成としても、本発明の範囲を逸脱するもの
ではない。

【００２４】また、上記実施例中では、複数の光送信端
末から送信された光が伝送路を一方向に伝搬し、複数の
光受信端末に伝達される光通信システムを挙げたが、光
伝送路の両側に送・受信端末を設けた双方向の光通信シ
ステムあるいはバス型等の光通信ネットワークにおいて
も本発明は有効に実施可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、各
光送信端末は、同一の光源からの光の一部を送信信号で
、残りないし他の一部をその光源に割り当てられた固有
の高周波信号で、夫々、変調した後に多重化して伝送し
、各光受信端末は前記同一の光源からの光のビート信号
を電気的に選択・同調、あるいは濾波して受信する構成
としているので、簡単な構成で多数の信号を多重化して
伝送できる光通信システムの実現が可能となり、厳密な
温度制御や波長の安定化等も不要となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の光送信側の概略を示す図
である。

【図２】本発明の第１実施例の光受信側の概略を示す図
である。

【図３】本発明の第２実施例の光送信側の概略を示す図
である。

【図４】本発明の第２実施例の光受信側の概略を示す図
である。

【符号の説明】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　少なくとも１つの光源からの光の一部
を送信信号で変調し、残りないし他の一部を該光源に割
り当てられた固有の周波数を有する高周波信号で変調し
、これらの変調信号光を合流して伝送路に送出する手段
を設けた光送信機と、前記合流して伝送路に送出された
変調信号光を電気信号に変換した後に前記光源に割り当
てられた固有の周波数と同一の中心周波数を持った信号
を検波、受信する手段を設けた光受信機とを備えたこと
を特徴とする光通信システム。
【請求項２】　　前記光送信機と光受信機とを、夫々、
複数備え、これら複数の光送信機と光受信機が少なくと
も１本の光伝送路を介して通信を行なうことを特徴とす
る請求項１記載の光通信システム。
【請求項３】　　前記光受信機に設けた検波、受信する
手段は、複数の光送信機の光源に割り当てられた固有の
周波数に同調、選択して受信する機能を有することを特
徴とする請求項１又は２記載の光通信システム。
【請求項４】　　前記送信信号で変調する光と光源に割
り当てられた固有の周波数を有する高周波信号で変調す
る光は、光源であるレーザの共振器の両側に出力される
光を、夫々、用いることを特徴とする請求項１、２又は
３記載の光通信システム。
【請求項５】　　前記光受信機では、光検出器によって
変調信号光を電気信号に変換した後に、自端末が受信し
たい光送信機の光源に割り当てられた高周波信号の周波
数と実質的に同一の透過中心周波数を持ったバンドパス
フィルタによって上記電気信号を濾波することによって
所望の信号を受信することを特徴とする請求項１、２、
３又は４記載の光通信システム。